五等-電子工程基本電學大意112 年第 8 題單選題
如圖所示之電路,其中 E 為正值,電流源 I 為下列何值時,電阻 RL 消耗的功率最多?
AE/(R1+R2+RL)
B(R1+R2+RL)E/[RL(R1+R2)]
CE/[2(R1+R2+RL)]
DR=0正確答案
D正確答案
最大功率轉移定理:當電流源I=0時,RL兩端電壓最大,RL消耗功率最多。
為什麼答案是 D
I=0即電流源開路。圖中電流源I與R2並聯後再與RL相接。當I=0時,流過RL的電流完全由電壓源E經R1提供,RL兩端電壓為E×RL/(R1+RL)(R2並聯分流最小),此時RL消耗功率最大。若I方向向上且數值增大,會從節點抽走電流,使流過RL的電流減少,功率下降。
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完整詳解
Pro · 無限重點 最大功率轉移定理:當電流源I=0時,RL兩端電壓最大,RL消耗功率最多。
令電流源I開路(I=0),電路變成E、R1、RL、R2的簡單串並聯,用疊加或直接分析可確認此時RL功率最大。
逐選項分析
A✕ 陷阱
E/(R1+R2+RL)是當R2與RL並聯且I=0時流過某支路的電流形式,但此選項不代表RL功率最大的條件,是干擾選項。
B✕ 陷阱
(R1+R2+RL)E/[RL(R1+R2)]形式複雜,實際上此電流值會使RL電流被抵消或降低,並非最大功率條件。
C✕
E/[2(R1+R2+RL)]僅為某特定分流值,不能使RL獲得最大功率,無理論依據支持此為最大功率條件。
D✓ 正確
I=0即電流源開路。圖中電流源I與R2並聯後再與RL相接。當I=0時,流過RL的電流完全由電壓源E經R1提供,RL兩端電壓為E×RL/(R1+RL)(R2並聯分流最小),此時RL消耗功率最大。若I方向向上且數值增大,會從節點抽走電流,使流過RL的電流減少,功率下降。
電流源I對RL功率的影響分析
| 電流源狀態 | 流過RL電流 | RL功率趨勢 |
|---|
| I=0 (開路) | 最大(全由E提供) | 最大 ✅ |
| I>0 (向上) | 減少(節點電流被抽走) | 下降 |
| I<0 (向下) | 視電路結構而定,但題目E為正值條件下非最大 | 不確定或更小 |
考生容易誤認為「電流源提供更多電流→RL功率更大」,但本題電流源方向(向上)與流向RL的方向相反,電流源增大反而從節點抽走電流,使RL電流減少。正確思路是電流源=0時RL功率最大,而非電流源愈大功率愈大。